蘇 杰,蘇煒清,慕 煬,白巧麗

(1.蘭州天潤四方工程技術(shù)有限公司,甘肅 蘭州 730050;2.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210023)

0 引 言

近年來隨著無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的快速發(fā)展,以其得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè),同傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比而言,無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)效率更高、成本更低、方式更靈活,應(yīng)用前景也更為廣闊[1-4]。傾斜攝影實(shí)景三維模型具有真實(shí)直觀、可量測、精度高的優(yōu)點(diǎn),可以進(jìn)行放大、縮小、移動、多角度觀看等操作,無須到達(dá)現(xiàn)場,便可身臨其境了解現(xiàn)場情況[5-9]。本文依地形較為復(fù)雜的省道S583三級公路勘測設(shè)計為例,全面了解利用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建的實(shí)景三維模型在公路帶狀地形圖采編、優(yōu)化設(shè)計方案、縱橫斷面數(shù)據(jù)采集等方面的應(yīng)用,為類似項(xiàng)目提質(zhì)、降本、增效提供借鑒,為進(jìn)一步拓展無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維模型的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

1 無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維模型的構(gòu)建

省道S583線路線起于沙木多黃河大橋東側(cè),與已建成的G345線相接,路線基本沿黃河北岸布設(shè),途徑夏木塔溝口、乃合橋乎、東木若、塔瑪溝口、張茂河、荷含拉地、當(dāng)茂河至本項(xiàng)目終點(diǎn)木西合鄉(xiāng)鄉(xiāng)政府駐地贊格爾塘,路線全長45.013 km?？傮w走向由東向西,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為三級公路,路基寬度7.5 m。

1.1 航攝分區(qū)劃分

航攝區(qū)位于甘肅省甘南州瑪曲縣,線路走向東西偏北,南面緊鄰黃河,北面緊靠高山,平均海拔在3 500 m以上。由于航攝區(qū)東西跨度大、高差大,根據(jù)攝區(qū)內(nèi)地形及線路走向,總共分51個航攝分區(qū),平均寬度400 m,平均長度1 000 m,航攝分區(qū)劃分如圖1所示。

圖1 無人機(jī)航攝攝區(qū)劃分圖

1.2 像片控制點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)航攝分區(qū)及帶狀圖成圖精度要求,本測區(qū)共設(shè)計228個像控點(diǎn),300個檢測點(diǎn)。不同攝區(qū)間最少布設(shè)一對像控點(diǎn),像控點(diǎn)沿線路兩邊布設(shè),垂直線路方向,盡量遠(yuǎn)離線路中線布設(shè),沿線路走向間距小于200 m。像控點(diǎn)采用航飛前布設(shè)地標(biāo)的形式。像控點(diǎn)采用噴涂和彩布2種方式,像控點(diǎn)布設(shè)如圖2所示。

1.靈活運(yùn)用政策處理各類稅種。依據(jù)不同資產(chǎn)類型處理增值稅，在PPP項(xiàng)目初期可以根據(jù)社會資本注入類型的不同而分別計算增值稅示。根據(jù)項(xiàng)目生命周期所處階段，謹(jǐn)慎處理企業(yè)所得稅。如在項(xiàng)目初期，考慮不同類型的社會資本（貨幣性和非貨幣性）對于所得稅成本的影響。如生物資產(chǎn)、庫存、無形資產(chǎn)類投資、股權(quán)投資等需根據(jù)稅法規(guī)定如實(shí)繳納非貨幣形式的企業(yè)所得稅。而在資產(chǎn)投資類的所得稅計算環(huán)節(jié)，要考慮特殊性稅務(wù)的處理?xiàng)l件。

圖2 像控點(diǎn)布設(shè)略圖

1.3 無人機(jī)傾斜攝影實(shí)景三維模型構(gòu)建流程

S583線是既有舊路升級改造項(xiàng)目,在盡量利用舊路的基礎(chǔ)上按三級公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,線路設(shè)計方面的主要工作有加寬路基、裁彎取直、降低縱坡,以滿足三級公路的平縱技術(shù)指標(biāo),完成定線測量。

音樂劇是一門集歌唱、舞蹈、音樂、戲劇為一體的綜合性舞臺表演藝術(shù)，而歌唱、舞蹈、音樂這些表演元素始終是圍繞戲劇展開的，且為戲劇服務(wù)的。所以音樂劇的演唱是和劇情發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的，常常會充當(dāng)臺詞的作用。在音樂劇中，我們經(jīng)常會看到演員邊說邊唱，比較典型的例子是《窈窕淑女》中希金斯教授的唱段，整部劇中教授的演唱大多是唱著唱著就說了，說著說著又唱了，說唱之間銜接得非常自然順暢，甚至讓觀眾分不清演員到底是在唱還是在說，而這樣將演唱與臺詞合二為一的好處，不光是用音樂和節(jié)奏烘托了必要的氛圍，更是順利推動了劇情的發(fā)展。

圖3 實(shí)景三維模型構(gòu)建流程圖

1.4 實(shí)景三維建模

實(shí)景三維模型建成后,對航飛區(qū)均勻布置的300個檢測點(diǎn)采集坐標(biāo)數(shù)據(jù),和實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,平面中誤差為±0.032 m,高程中誤差為±0.084 m,達(dá)到1∶1 000地形圖要求。

本項(xiàng)目為舊路升級改造,大部分路段選線定線不存在困難,有好幾段臨河路段選線定線存在較大困難,考慮的主要因素有路基穩(wěn)定性、工程量及工程造價,而借助實(shí)景三維模型選線定線,能很好的解決最優(yōu)線路的選定,在滿足路基穩(wěn)定及技術(shù)指標(biāo)的情況下,從實(shí)景三維模型上采集縱橫斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行線路方案比選,優(yōu)化平縱橫設(shè)計,使所選線路更經(jīng)濟(jì),工程量最小,從而降低工程造價。

1.5 模型精度檢查

本項(xiàng)目采用兩臺消費(fèi)級無人機(jī)大疆精靈Phantom4 Pro,傾斜攝影獲取數(shù)碼影像資料21 428張,由于測區(qū)高差大,為保證模型精度,影像航向重疊度設(shè)計為80%,旁向重疊度設(shè)計為80%,最低點(diǎn)地面分辨率為0.05 m,采用Context Capture Master 3D三維建模軟件。實(shí)景三維建模過程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、空三加密、建模3個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備主要是整理航飛影像數(shù)據(jù)、相機(jī)文件、POS 數(shù)據(jù)以及像控點(diǎn)數(shù)據(jù)。空三加密是實(shí)景三維建模的核心環(huán)節(jié)之一,為提高成果的位置精度水平,需要將外業(yè)采集像控點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)到對應(yīng)的像片,要求各個視角均選刺一定數(shù)量的像片。刺點(diǎn)完成后,運(yùn)行空三加密,軟件自動進(jìn)行多視角影像密集匹配、區(qū)域網(wǎng)平差,確定像片之間的位置對應(yīng)關(guān)系。基于原始影像數(shù)據(jù)和空三成果,經(jīng)三維TIN 構(gòu)建、自動紋理映射等流程,生產(chǎn)制作實(shí)景三維模型及其派生數(shù)據(jù)。

2 道路縱橫斷面的自動提取

利用實(shí)景三維模型采集、編輯地形圖[11-12]是傾斜攝影測量的核心技術(shù),傾斜攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速,軟硬件成熟,已被廣泛應(yīng)用,這里不再進(jìn)行贅述。

2.1 地形圖采編

實(shí)景三維模型是傾斜攝影測量的產(chǎn)品之一,在公路勘測設(shè)計中主要有如下幾方面的應(yīng)用。

2.2 公路定線

實(shí)景三維模型的構(gòu)建[10]包括內(nèi)業(yè)、外業(yè)兩個階段,其工作流程如圖3所示。

學(xué)習(xí)支持：酌情減免進(jìn)修費(fèi)用，贈送秦泗河主編出版的代表性著作。進(jìn)修最后3個月，可以在上級醫(yī)師指導(dǎo)下主持實(shí)施部分矯形外科手術(shù)。進(jìn)修一年者，秦泗河聯(lián)系俄羅斯國家Ilizarov科學(xué)中心去學(xué)習(xí)、考察，并減免俄方收取的學(xué)習(xí)費(fèi)用。回到本單位后，秦泗河團(tuán)隊(duì)在臨床、學(xué)術(shù)、科研等方面給予支持。

如圖4所示路段,舊路左側(cè)臨河、右側(cè)靠山(線路方向從東到西),受地形及黃河岸線的限制,線路中線沿山坡行走。這種情況下確定最優(yōu)線路,可在實(shí)景三維模型上采集此路段中具有限制線位且滿足設(shè)計寬度的橫斷面中心點(diǎn),在這些點(diǎn)的連線上進(jìn)行平縱橫設(shè)計,即可找到最經(jīng)濟(jì)的線位,也是最優(yōu)線路。

當(dāng)前社會，飛速發(fā)展的數(shù)字信息技術(shù)與超聲醫(yī)學(xué)的教學(xué)模式相互轉(zhuǎn)變及結(jié)合，逐漸引起人們的重視。產(chǎn)生了一種全新的教學(xué)理念：混合式教學(xué)。它將面授與遠(yuǎn)程教學(xué)相結(jié)合，在教學(xué)改革中成為課程整合的突破口。它不僅可以突破時間和空間的限制，使教學(xué)更加活躍，并作為一個可容納PBL、CBL等模型或WeChat等平臺的包容概念。超聲醫(yī)學(xué)的研究空間更廣，研究內(nèi)容豐富多彩，學(xué)習(xí)方法更加多樣化。因此，才能真正的提高教學(xué)質(zhì)量，使得超聲醫(yī)生得到了更好的培訓(xùn)。

圖4 局部路段結(jié)合實(shí)景三維定線圖

2.3 縱橫斷面數(shù)據(jù)采集

縱橫斷面數(shù)據(jù)采集傳統(tǒng)方法是外業(yè)實(shí)測或DTM上提取,如圖5、圖6路段,外業(yè)實(shí)測縱橫斷面數(shù)據(jù)是相當(dāng)困難的,好多測點(diǎn)人員根本無法到達(dá),測量人員和儀器設(shè)備安全極難保證,工作效率低下。而從DTM提取縱橫斷面數(shù)據(jù)也存在橫斷面上缺失高程變化點(diǎn)現(xiàn)象,影響數(shù)據(jù)質(zhì)量,另外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成公路設(shè)計軟件所要求的數(shù)據(jù)格式自動化程度不高。從實(shí)景三維模型上采集縱橫斷面數(shù)據(jù)就很直觀,身臨現(xiàn)場,每條橫斷面上的高程變化點(diǎn)逐點(diǎn)采集,也可根據(jù)設(shè)計需要加樁加點(diǎn)都很方便,所有縱橫斷面數(shù)據(jù)采集完成,檢查后導(dǎo)出縱橫斷面數(shù)據(jù),用軟件直接轉(zhuǎn)換成公路設(shè)計軟件所要求的數(shù)據(jù)格式。

圖5 局部路段縱斷面生成效果圖

圖6 局部路段橫斷面生成效果圖

3 結(jié) 語

傾斜攝影測量快速生成的三維實(shí)景模型在西部山區(qū)的道路勘測設(shè)計中發(fā)揮越來越重要的作用,成功解決了地形復(fù)雜、道路崎嶇地域地面數(shù)據(jù)獲取的難題,可代替人工實(shí)地采集縱、橫斷面數(shù)據(jù)等測量工作。在低等級公路測量中,提高了測量精度,降低了測量成本,并縮短了勘察設(shè)計周期。為項(xiàng)目的提質(zhì)、降本、增效提供了解決思路,為公路勘察設(shè)計提供參考。